季节性冻土区涵洞基础的处理措施

[12-11 17:01:08] 来源：http://www.tmgc8.com 工程技术 阅读：3558次

摘要：介绍了季节性冻土区涵洞基础处理的新措施—— “置换法”，即基坑换填不冻胀土来提高抗冻拔力的措施，对涵洞基础进行处理。
关键词：季节性冻土，抗冻拔稳定性；置换法；涵洞基础
中图分类号：U419.92 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2010)20—0094—02

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土、季节冻土及多年冻土。其中，季节性冻土指的是冬季冻结春季融化的土层。

冻土地区一个主要病害就是冻胀，冻胀是造成各类建筑物冻害的主要原因。冻胀是由于土中水的冻结和冰体（特别是凸镜状冰体）的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起造成的。冻胀一般会导致地面发生变形，形成冻胀垄岗。冻胀的原因包括土中原有的水结冰体积膨胀；同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集，水分相对集中，水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层，使土体积膨胀。当地基土层冻结，体积膨胀，建筑物和外部荷载不能克服地基土层冻结的膨胀力时，基础便被抬起。由于各侧基础受力不同，建筑物就要产生裂缝、倾斜，严重者甚至倒塌。

笔者在2007年参与设计的绥满国道主干线阿荣旗至博克图段高速公路位于内蒙古东北部与黑龙江省交界地区，路线在经过低洼地段和山间阴坡时，存在有大量的岛状冻土和涎流冰。该段高速公路位于季节性冻土地区中的重冻区及高温岛状冻土区，一般季冻期从当年的11月至来年的5月，最大冻土深度270cm～310cm，最大冰冻时间在2月和3月。受冻土冻胀影响，大部分涵洞基础抗冻拔稳定性不能满足设计要求。在该段公路设计中，笔者承担了全部涵洞设计，由于该路段涵洞数量多，对整个工程造价影响较大，因此，涵洞基础处理措施，会直接影响到该项目的工程造价。同时，涵洞基础处理也是该项目要解决的难点问题。

通过实验研究，同时结合施工和经济方面考虑，该项目采用“置换法”，即基坑换填不冻胀土来提高抗冻拔力的措施，对涵洞基础进行了处理。具体技术措施如下：①基坑内换填砾砂，其粉黏粒含量小于10%，换填数量在工程数量表中计入，其中部分涵洞地基土为易冻胀土，基坑内全部换填砾砂。②基础及基坑内墙身与工程填土接触部分铺油毛毡两层，如图1 所示（图中单位：m）。

为了确保处理措施切实可行，笔者对涵洞基础抗拔稳定性进行计算比较，最后选定了处理方案。 

F_k——作用在基础上的结构自重(kN)；

G_k——基础自重及襟边上的土自重(kN)；

Q_sk——基础周边融化层的摩阻力标准值(kN)；

k——冻胀力修正系数，砌筑或架设上部结构之前，k取1.1；砌筑或架设上部结构之后，对外静定结构k取1.2；对外超静定结构k取1.3；

T_k——对基础的切向冻胀力标准值(kN)。
1 基础未处理前抗冻拔稳定性验算
1.1 分离式基础（条形基础）

例如：涵洞K120+800，跨径为4.0m(如图2)，（图中单位：m）涵台宽度为1.1m，襟边0.3m，基础厚度为0.75m，埋深为h=3.4m，地基为碎石土、砾砂（粉黏粒含量>15%），涵洞长28.5m 。



由以上计算结果可知，此措施大大减小了冻拔力，从而提高了基础的稳定性，满足规范要求。可见，此方法解决了基础抗冻拔稳定性不足的问题。采用“置换法”对小桥涵地基进行处理，工程造价低，施工方便可行，在公路设计中值得应用推广。笔者在绥满国道主干线阿荣旗至博克图段高速公路设计的涵洞采用此法对基础进行处理，涵洞使用良好，受到审查单位的一致肯定。
［参考文献］
［1］ JTGD63-2007中华人民共和国行业标准公路桥涵地基与基础设计规范［S］ .
［2］ JTG/TD65-04-2007中华人民共和国行业推荐性标准公路涵洞设计细则［S ］.
［3］ JTG D60-2004.中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范［S］www.tmgc8.com
［4］天津大学地基与基础［M］北京：中国建筑工业出版社，1978.

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